Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Разработка компьютеризированной технологии определения подсчетных параметров по данным ГИС при оценке запасов нефти и газа

ВАК РФ 04.00.12, Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Разработка компьютеризированной технологии определения подсчетных параметров по данным ГИС при оценке запасов нефти и газа"

■9 01»

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ГЕОЛОГИИ И ИСПОЛЬЗОВАНИЮ НЕДР

Всероссийский научно-исследовательский институт геологических, геофизических и геохимических систем (ВНИИГеосистем)

На правах рукописи

ФЕЛЬДМАН Алексей Яковлевич

РАЗРАБОТКА КОМПЬЮТЕРИЗОВАННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОДСЧЕТНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПО ДАННЫМ ГИС ПРИ ОЦЕНКЕ ЗАПАСОВ НЕФТИ И ГАЗА

Специальность 04.00.12. - Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва, 1994 г.

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте геологических, геофизических и геохимических систем Российской Федерации

Научные руководитель:

Официальные оппоненты:

Ахияров Влер Хатипович, доктор геолого-минералогических наук (ВНИИгеоснстем, г.Москва) Поляков Евгений Евгеньевич, кандидат геолого-минералогических наук (ВНИИгеосистем, г.Москва)

доктор технических наук Неретин В.Д. (ВНИИгеосистем, г.Москва), кандидат технических наук Красильников С.Н. (НПГП ТЕРС", г.Тверь)

Ведущая организация - ГАНГ им.Губкина (г.Москва)

Защита состоится 1994 г. в ^^ часов на

заседании Специализированного совета Д071.10.01 при Всероссийском научно-исследовательском институте геологических, геофизических и геохимических систем, г.Москва, 113105, Варшавское шоссе, д.8, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИИгеосистем. Автореферат разослан " 2. " ОМоНД_1994 г.

Ученый секретарь Специализированного совета

В. С. Лебеде в

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. Опыт использования ЭВМ при определении подсчетных параметров насчитывает около 20 лет. Наиболее активно эти работы начали проводиться в связи с разведкой и подсчетом запасов ряда крупнейших месторождений (Самотлор, Оренбургское, Уренгойское), когда требовалось выполнить определение подсчетных параметров по сотням скважин и тысячам пластопересечений.

Аналогичные работы по пересчету запасов уже эксплуатирующихся площадей увеличивает объем информации на ' 1-2 порядка. Поэтому определение подсчетных параметров нефтегазовых коллекторов по данным ГИС является одной из наиболее сложных и информационноемких видов работ при изучении месторождений и нуждается по этой причине в автоматизации с целью снижения трудозатрат и повышении качества подсчета запасов.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Создание компьтеризированной технологии и системы обработки и интерпретации данных ГИС для определения подсчетных параметров месторождений нефти и газа, повышение качества интерпретации, уменьшение трудоемкости и ускорение процесса обработки. ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ:

- анализ ранее выполненных работ по компьютеризации обработки ГИС и определению подсчетных параметров коллекторов нефти и газа;

- формулировка требований к программному комплексу определения подсчетных параметров на основе использования ПЭВМ;

- разработка автоматизированной системы интерпретации ГИС на ПЭВМ;

- анализ полученных результатов и технологии при использовании системы при производственном подсчете запасов;

- выработка и обоснование дальнейших путей совершенствования системы на основе применения новых программных и технических средств. НАУЧНАЯ НОВИЗНА:

1. Впервые разработана компьютеризированная технология определения подсчетных параметров по данным ГИС на ПЭВМ, отличающаяся наибольшей полнотой решаемых задач и состоящая из следующих этапов:

- построение вертикальной геологической модели по скважине,

г

включающее все необходимые операции предварительной обработки, и подготовка материалов для построения объемной геологической модели;

- выбор моделей интерпретации, определение их параметров, настройка и ее обоснование по схемам "ГИС-керн", "керн-керн", "ГИС-ГИС", "ГИС-испытания", формирование графов обработки;

- массовое определение подсчетных параметров по всем скважинам, их обобщение и обоснование.

2. Разработана специализированная база данных, обеспечивающая высокую технологичность интерпретации путем более компактного размещения информации, быстрый доступ к информации, в том числе и при совместной обработке по группе скважин. ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. Технологические отличия компьютеризированной интерпретации данных ГИС на оперативной стадии и при подсчете запасов, определяющие специфику программного обеспечения.

2. Компьютеризированная технология, обеспечивающая полный цикл всех необходимых операций как для определения подсчетных параметров, так и для оперативной интерпретации на базе ПЭВМ класса IBM PC и рассчитанная на специалистов разного уровня.

3. ПЭВМ типа IBM PC обладают значительными резервами и, с учетом дальнейшего развития этой линии, обеспечивают возможность серьезного усовершенствования компьютеризированной технологии решения задач интерпретации ГИС без пререхода в ближайшие годы на более высокий класс вычислительной техники.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ: Создана система обработки данных ГИС, позволяющая автоматизировать весь цикл обработки и интерпретации промыслово-геофизической информации, включая подготовку материалов к отчету по подсчету запасов. Основными достоинствами системы являются:

1. Универсальность, позволяющая использовать комплекс на всех стадиях интерпретации от экспресс-обработки ("Quick look"), до окончательного подсчета запасов;

2. Минимальные требования к ресурсам ПЭВМ, допускающие использовать компьютеры классов от IBM XT до АТ/486 без существенной снижения технологичности обработки.

3. Возможности программных средств позволяют удовлетворить требования как рядовых интерпретаторов, занимающихся массовой обработкой, так и специалистов высшей квалификации, выполняющих исследования слабо изученных и сложных объектов и разрабатывающих новые схемы интерпретации.

4. Средства интерактивной экранной обработки максимально приближены к привычной форме труда интерпретатора в ручном режиме, что сущест-венно упрощает обучение и работу специалистов.

5. Комплекс программ разработан как специализированный блок системы интегрированного анализа геоинформации и используется как отдельный модуль в системах "ГИС-Сейсморазведка", и "Построение геологических моделей".

ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ:

1. Система интерпретации ГИС для СМ-ЭВМ "Подсчет-СМ" внедрена в 60 геофизических экспедициях, трестах, объединениях, научно-исследовательских и образовательных институтах, где она широко использовалась для оперативной интерпретации и подсчета запасов. На базе этой системы во ВНИИГеосистем были выполнены работы по определению подсчетных параметров коллекторов нефти и газа баженовской свиты Салымского месторождения, Астраханского ГКМ, Ловинско-Яхлинского, Петелинского и Мало-Балыкского месторождений.

2. Система обработки данных ГИС на базе ПЭВМ "АРМ-ГИС-Подсчет" внедрена в 20 геофизических организациях России, Украины и Казахстана. При подсчете запасов система применялась на Сугмутском, Южном, Кынском и Северо-Хохряковском месторождениях.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ: Основные положения работы и результаты исследований докладывались на научно-практических конференциях, семинарах и совещаниях:

"Развитие геофизических исследований на нефть и газ в Западной Сибири" (г.Тюмень, 1985), "Применение ПЭВМ для обработки данных ГИС" (г.Тверь, ВНИГИК, 1991, 1992 гг.), "Программное и аппаратное обеспечение геологических служб нефтегазовой отрасли" (г.Москва, 1993г.), "Средства автоматизированной обработки и интерпретации данных геофизических исследований скважин" (г.Москва, ГАНГ, 1994).

По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ. Результаты исследований вошли в несколько отчетов ГКЗ по подсчету запасов,

А

технические инструкции и методические рекомендации по комплексам программ "Подсчет-СМ" и "АРМ-ГИС-Подсчет".

ЛИЧНЫЙ ВКЛАД АВТОРА: Основой диссертации послужили исследования, выполненные лично автором или под его руководством, по проектированию и разработке базовых программных средств систем интерпретации ГИС "Подсчет-СМ" и "АРМ-ГИС-Подсчет". Автор принимал непосредственное участие во внедрении указанных комплексов во многих производственных и научно-исследовательских организациях, осуществлял сопровождение при промышленной эксплуатации систем.

Проведенные исследования выполнялись автором в период обучения в заочной аспирантуре ВНИИГеоинформсистем (1985-89г.г.) под научным руководством д.г.-м.н. проф. Петросяна Л.Г. Дальнейшие работы по созданию программного обеспечения интерпретации ГИС выполнялись в ВНИИГеосистем и его Раменском филиале под научным руководством Ахиярова В.Х. и Полякова Е.Е.

Разработка технологической схемы определения подсчетных параметров основана на личном участии автора в работах по подсчету запасов более 10 нефтяных и газовых месторождениях, выполнявшихся вс ВНИИГеосистем под методическим руководством Я.Н. Васина, В.А, Новгородова, М.Г.Злотникова, Ф.З.Хафизова, которым автор благодарен за большую помощь, оказанную в постановке задач и направлений исследований.

На многих этапах работы неоценимую помощь в постановке обсуждении и реализации отдельных программных разработок оказал1 коллеги-программисты:- Ю.М.Циер1 И.А.Карпова, В.А.Оконешникова Т.Н.Сотникова, С.И.Мальцев, которым автор выражает искреннюк признательность. Автор благодарит большую группу геофизиков интерпретаторов, участвовавших в опробовании программных средств обсуждении полученных результатов и своими рекомендациями внесши: серьезный вклад в развитие инструментально-технологических разработок. ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения четырех глав, заключения и списка литературы, содержит 105 страши машинописного текста и 10 рисунков. Список литературы включает45 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ПЕРВАЯ ГЛАВА работы посвящена анализу развития компьютеризированных систем обработки ГИС. Первый опыт промышленного использования вычислительной техники при обработке ГИС для целей подсчета запасов был предпринят во ВНИИЯГГ в начале 7.0-х г. при подсчете запасов месторождения Самотлор (Басин Я.Н.,Злотников М.Г.,Новгородов В.А., Чередниченко A.A. под научным руководством Л.Г.Петросяна) на ЭВМ "Наири". При этом в связи с крайне низкими функциональными возможностями этой машины, она использовалась, фактически, в режиме программируемого калькулятора: на вход программы вводились подготовленные интерпретатором-геофизиком параметры обработки по пластам, а на выходе рассчитывались и печатались окончательные таблицы с результатами определения всех подсчетных параметров.

В дальнейшем, по мере развития новой вычислительной техники, стали появляться более совершенные программные комплексы. Первой отечественной системой обработки ГИС на ЭВМ был разработанный во ВНИИГеофизике комплекс программ "Каротаж", использующий ЭВМ второго поколения (БЭСМ-3, БЭСМ-4, М-220, М-222). После включения в него программ обработки данных PK и комплексной интерпретации, разработанных во ВНИИЯГГ, система "Каротаж" применялась при подготовке отчетов по подсчету запасов около 10 месторождений Западной Сибири вплоть до начала 80-х г. Одновременно, в ряде организаций разрабатывались и другие программные комплексы: ПГ-2Д (Юж-ВНИИГеофизика), "Самотлор Ц-2" (ЦГЭ и Тюменьнефтегеофизика), ГИК-2М (ВНИИнефтепромгеофизика и ВНИИГИС) и др., применяемые, главным образом, для оперативной интерпретации ГИС.

Последующее применение ЭВМ для обработки данных ГИС связано с внедрением в производство в конце 70-х годов отечественных автоматизированных систем на базе ЕС ЭВМ - АСОИГИС/ДОС-ЕС (разработка организаций НПО "Нефтегеофизика" для машин класса ЕС-1022, 1033), АСОИГИС/ОС-ЕС (ЦГЭ Миннефтепрома, для более высоких классов машин ЕС) и ряда их модификаций (Запсибнефтегеофизика, Глав-тюменьгеология). Эти системы уже обладали организованной структурой

специализированной базы данных и обширным прикладным программным обеспечением, позволяющим решать различные задачи интерпретации ГИС.

При формировании программных средств системы АСОИГИС/ДОС-ЕС автором были выполнены работы по адаптации ряда алгоритмов и программ, хорошо зарекомендовавших себя в комплексе "Каротаж". Дополнительная разработка отдельных процедур позволила создать более совершенную технологическую схему использования ЕС ЭВМ для целей определения подсчетных параметров. Существенным недостатком, присущим этим программным комплексам, явилась их эксплуатация в пакетном- режиме, исключающем возможность оперативного вмешательства геофизика в вычислительный процесс.

Важным этапом развития машинной интерпретации стало появление нового поколения вычислительной техники - миниЭВМ. Базовой моделью для организаций МинГео была выбрана ЭВМ СМ-4 и сформированный на ее базе вычислительный комплекс обработки ГИС - ВК ГИС СМ. Однако, сравнительно невысокие ресурсы СМ ЭВМ наложили существенные требования на обрабатывающие программы и организацию информационного обеспечения. Поэтому первые разработки систем интерпретации ГИС (ПО ГИС СМ, АСОИГИС/СМ) оказались неудачными. И только в 1987г. была разработана стартовая версия базового программного обеспечения системы "Подсчет-СМ", принятая за основу в организациях Мингео. Развитая библиотека прикладных программ, разработанных ведущими организациями отрасли, и включившая все лучшие разработки того периода, предопределили широкое распространение этой системы в геофизических предприятиях.

Одновременно в ряде геофизических организаций были разработаны и другие системы интерпретации ГИС на ЭВМ этого же класса - "Карат" (ЗапсибНИИГеофизика), ПТК ГИС (КОМЭ, СМ-2), в системе Миннеф-тепрома успешно развивалась система обработки ГИС на базе микроЭВМ ВТ-20. Однако, все они ориентированы на решение задач оперативной интерпретации. Несмотря на широкий круг геологических задач, решаемых этими системами, опыт их эксплуатации еще острее выявил необходимость средств интерактивно-графической обработки материалов ГИС.

В конце 80-х годов в геофизических организациях появляется новое семейство средств вычислительной техники - персональные компьтеры (ПК), превосходящие миниЭВМ предыдущего поколения, практически по

всем показателям (внешняя и оперативная память, быстродействие), к тому же обладающие неплохими графическими возможностями. Именно с появлением этого класса ЭВМ связано развитие экранной технологии интерпретации каротажных материалов.

Первой отечественной системой обработки ГИС на ПЭВМ является "Гинтел" (ВНИГИК) Эта система была создана в очень короткие сроки и довольно быстро начала распространяться по геофизическим организациям страны. В связи с массовым распространением ПК и наличием в стране нескольких коллективов программистов и геофизиков-постановщиков задач примерно в это же время велись разработки систем интерпретации ГИС и в других организациях - ЦГЭ, Забсибнефтегеофизика, Центргазгеофизика , ЗапсибНИИГеофизика, УкрНИГРИ, БелНИГРИ и ряд других. Однако ни одна из названных систем не предназначалась непосредственно для определения подсчетных параметров при подсчете запасов.

Зарубежные системы интерпретации ГИС (фирмы Starnberger, GeoQuest, Sierra, Landmark и др.) в настоящее время не получили у нас широкого распространения в практике геофизических организаций. Это связано с несколькими обстоятельствами. Одной из основных причин является их высокая стоимость и необходимость использования малодоступной вычислительной техники. Во-вторых, все эти разработки, ориентированы на интерпретацию стандартизованных данных и специфическую аппаратуру ГИС, не используемую в практике отечественного каротажа. В-третьих, зарубежные системы обработки ГИС, в основном, работают только с кривыми и такие распространенные методы, как, например, БКЗ, обработать с их помощью не удается. Кроме того, большинство этих систем достаточно жесткие, имеют в своем арсенале ограниченное число моделей интерпретации, не всегда адекватных разнообразным типам исследуемых отложений.

ВТОРАЯ ГЛАВА работы посвящена разработке компьютеризированной технологии обработки и интерпретации данных ГИС при подсчете запасов нефти и газа. Специфические особенности обработки данных ГИС при подсчете запасов, отличающие этот вид работ от оперативной интерпре-тации каротажных материалов, и обуславливающие дополнительные требования к программному обеспечению заключаются в следующем:

1. Массовость обработки - при подсчете запасов даже небольшого месторождения приходится обрабатывать обычно не менее десятка разведочных скважин. Если месторождение более крупное или находится на этапе эксплуатации, то счет может идти уже на сотни скважин. Учитывая наличие нескольких подсчетных объектов, общее количество обрабатываемых пластопересечений может измеряться тысячами. Таким образом, при проектировании систем интерпретации необходимо предусматривать возможность хранения такого объема информации.

2. Как показывает практика подсчета запасов, в процессе выполнения этих работ' или даже в самом их конце может появиться важная информация, способная изменить модели интерпретации, петрофизнческие зависимости и т.п. При этом возникает необходимость массовой и быстрой переобработки всего материала. Аналогичные задачи возникают и при необходимости перебора нескольких вариантов моделей или зависимостей. Следовательно, система интерпретации ГИС должна позволять вести быструю совместную обработку материалов по всем скважинам.

3. В отличие от оперативной интерпретации, целью которой является выделение в разрезе исследуемой скважины перспективных интервалов и определение их качественных характеристик, при подсчете запасов необходима более глубокая обработка. Здесь более остро встает вопрос о тщательной увязке кривых по глубине, разбивке разреза на пласты и определении количественных значений параметров всех без исключения пластов. При этом для обработки данных ГИС в пластах с неблагоприятными условиями интерпретации (например, малая мощность, экранные эффекты и т.п.), необходимо использовать другие приемы обработки - априорные, статистические или региональные зависимости и др. Это же относится и к скважинам с неполным комплексом ГИС или его плохим качеством. В арсенале схемы обработки должны быть возможности оценки подсчетных параметров и в таких случаях.

4. Неизмеримо возрастает роль системы интерпретации, как инструмента геофизика при проведении методических исследований. Действительно, выбор моделей и зависимостей, их параметров и критериев, обоснование и контроль, учет результатов испытаний и определений свойств пород на керне - все это выдвигает дополнительные требования к программным средствам, которые должны обеспечивать решение всех этих задач.

5. Работы по подсчету запасов в целом выполняются, как правило, несколькими группами по видам геофизических задач - помимо интерпреторов ГИС в них участвуют геологи, обработчики сейсмических материалов и т.д. При этом необходима тщательная стыковка результатов работы каждой группы и своевременность обмена данными между ними. В связи с этим возникает некоторая временная этапность выполнения работ, также влияющая на общую технологию интерпретации каротажных материалов.

В целом весь цикл работ по определению подсчетных параметров по данным ГИС можно представить в виде следующей схемы.

1. Построение вертикальной геологической модели разреза по каждой скважине исследуемого месторождения:

- заполнение базы данных первичной каротажной информацией, включая, если это необходимо, оцифровку диаграмм, ввод и редактирование цифровых материалов;

- тщательная взаимная увязка каротажных кривых по глубине;

- взаимная эталонировка данных по исследуемым скважинам, установка и коррекция шкал, масштабов, выявление некачественных и нестандартных измерений;

- разбивка разреза каждой исследуемой скважины на пласты;

- грубая классификация пород по литотипам: выделение заведомых коллекторов, плотных пропластков, глинистых прослоев и т.д.;

- приблизительная оценка положений межфлюидных контактов и переходных зон;

- передача материалов группе геологов для построения ими корреляционных схем, стратиграфических разбивок и объемной геологической модели залежи;

- специальная обработка ГИС, подготовка и передача метериалов группам обработки данных полевой геофизики.

2. Методические исследования, выбор и обоснование петрофизических моделей для определения подсчетных параметров:

- компонентная (литологическая) модель, включающая методику определения пористости;

- флюидальная модель для количественного определения насыщенности;

- фильтрационно-коллекторская - классификация коллекторов на фильтрационные группы;

- настройка и контроль выбранных моделей;

- формирование и подготовка графов обработки (последовательности выполнения обрабатывающих процедур), подготовка заданий для обработки в зависимости от применяемого комплекса ГИС.

3. Массовая обработка и определение подсчетных параметров, подготовка материалов к отчету по подсчету запасов:

- контроль и стандартизация данных по скважинам с использованием статистических методов и схем корреляции, выбор опорных пластов;

- определение подсчетных параметров по всем исследуемым скважинам и продуктивным горизонтам;

- подготовка и передача материалов группе геологов для построения подсчетных планов;

- подготовка табличных и графических приложений к отчету по подсчету запасов, включая результаты определения подсчетных параметров, степень их достоверности и обоснование, сопоставление с данными керна, испытаний и т.п., обобщение результатов по скважинам, залежам, зонам и т.д.

На этом работы по подсчету запасов обычно заканчиваются. Однако, при выполнении работ другими группами, может возникнуть необходимость переинтерпретации данных по отдельным скважинам, блокам или залежам, а при возникновении новой или уточнении опорной информации, например, петрофизических зависимостей или стратиграфических разбивок, возможна переобработка и всего объема информации.

ТРЕТЬЯ ГЛАВА работы посвящена собственно проектированию и разработке автоматизированных систем интерпретации ГИС на ЭВМ. Первые ислледования автора в этой области были направлены на модернизацию системы АСОИГИС-Д ОС/ЕС и заключались в дополнении комплекса программ средствами анализа и обобщения результатов определения подсчетных параметров по нескольким скважинам.

Более серьезные работы начались при появлении СМ ЭВМ. Первая попытка создания системы интерпретации ГИС для этой машины (АСОИГИС/СМ) оказалась не вполне удачной, хотя и показала перспективность выбранного направления. С учетом накопленного опыта была предпринята новая разработка базовых средств системы интерпретации, впоследствии получившей наименование "Подсчет-СМ".

Одним из наиболее важных компонентов системы, определяющих ее функциональные возможности, является информационная основа - база геофизических данных. Использование универсальных баз данных оказалось малоэффективным. Специфика обрабатывающих геофизических программ, их ориентация на обработку больших массивов сравнительно однородной информации, предъявляют особые требования к способам хранения и доступа к данным. Анализируя возможные виды запросов прикладных программ к информации, удалось сформулировать общий вид и перечень интерфейсов к данным и затем саму структуру хранения информации, оптимизирующую обработку запросов. Таким образом была разработана специализированная база данных (БД), позволяющая хранить промыслово-геофизические данные в виде кривых и пластовых характеристик, а также вспомогательную информацию - палетки, зависимости, задания на обработку, данные по скважине и др. Важную роль для создания прикладных программ имеют интерфейсные модули, осуществляющие связь обрабатывающих процедур с БД. Разработанная структура этих интерфейсных модулей позволила при небольших ресурсах ЭВМ и ограничениях на общий объем программ организовать обработку "бесконечно" большого интервала, путем сегментации доступа к информации в БД.

Большое значение было уделено разработке инструментальных средств геофизика - набору специальных процедур функциональных и логических преобразований данных, представления информации для анализа в различных видах - кросс-плоттах, гистограммах, таблицах. Сведение этих процедур в единую программу позволило повысить технологичность выполнения различных методических исследований, в том числе выполнять обработку и анализ информации по различным совокупностям скважин оперативного архива.

Важным достоинством системы "Подсчет-СМ" явилась разработка средств подготовки заданий для обрабатывающих программ. По сути это были первые попытки автоматизированного заполнения специальных документов. Несмотря на ряд серьезных достижений, в системе имелись недостатки, снижающие общую технологичность интерпретации. Тем не менее система "Подсчет-СМ" имела довольно широкое распространение в организациях геологической отрасли и позволяла решать многие

практические задачи. В ряде организаций эта система успешно функционирует и в настоящее.время.

Следующим шагом в развитии компьютеризированной обработки ГИС явилась разработка системы для ПЭВМ. В 1990 г. во ВНИИГео-систем под научным руководством Ф.З.Хафизова начались работы по созданию целой серии автоматизированных рабочих мест (АРМ) геофизиков "Петрофизика", "Лаборатория", "Геомодель", "КИН" и т.д. Одним из элементов всей этой системы "Подсчет", предназначенной для интегрированного анализа геоинформации, является и "АРМ-ГИС" -система обработки ГИС на ПЭВМ.

В качестве прототипа базы данным была взята информационная структура "Подсчет-СМ", несколько оптимизированная для хранения данных и дополненная возможностями хранения и манипулирования специального вида вспомогательной информацией. Для более простой адаптации прикладных программных разработок из "Подсчет-СМ" был сохранен внешний вид программного интерфейса обрабатывающих модулей с БД. Это обстоятельство позволило переносить программы с СМ ЭВМ практически ничего не меняя внутри них, если это не требовалось для их модернизации. Наибольший объем работ выл связан с созданием инструментальных средств геофизика - комплексом программ общего назначения, направленных не на реализацию конкретных "жестких" методик и приемов интерпретации, а универсально позволяющих выполнять различные способы преобразования и анализа данных ГИС и результатов их обработки. Особенно много внимания было уделено разработке интерактивно-графических средств интерпретации.

В целом, состав системы "АРМ-ГИС-Подсчет" выглядит следующим образом (рис.):

1. Ядром системы является специализированная база данных, предназначенная для хранения геофизической, геолого-технической и вспомогательной информации. Файлы БД располагаются на устройствах прямого доступа (магнитных дисках) и содержат исходные каротажные кривые и результаты их обработки, геофизическую информацию в попластовом и поинтервальном представлении, технические характеристики скважин и параметров бурения, характеристики принятых моделей интерпретации, палетки, коэффициенты петрофизических зависимостей.

Рис.

Структурная схема АРМ

Специальная обработка

СО

" ГИС - Подсчет "

описатели, управляющую и вспомогательную информацию для обрабатывающих программ и т.д.

2. Взаимодействие геофизика с системой обработки осуществляется с помощью интерфейса пользователя. Внешний вид и принципы функционирования пользовательского интерфейса выполнены по аналогии с популярной программой "Norton Commander", что упрощает работу с комплексом, особенно начинающим пользователям геофизикам. Этот класс программ обеспечивает пользователю возможность выбора объекта обработки (конкретной скважины из БД или их группу, интересующих интервалов глубин и т.п.), выполнять процедуры управления базой данных, вызов необходимых обрабатывающих и технологических программ.

3. Система управления специализированной БД позволяет выполнять все стандартные процедуры обслуживания: создание, удаление, просмотр, редактирование хранящейся информации, и т.п. Большое внимание уделено реализации возможности получения различных справок о наличии информации по каждой конкретной скважине, что необходимо для оптимального выбора схемы дальнейшей обработки.

4. Инструментальные средства геофизика-интерпретатора, позволяющие выполнять в интерактивном графическом режиме преобразования геофизических данных, в том числе увязку кривых по глубине, коррекцию кривых и отсчетов в пластах, нормализацию и стандартизацию геофизических данных, расчет по заданным пользователем формулам, палеточным зависимостям , а также обеспечивающие представление результатов обработки в различных формах (диаграммы, таблицы, планшеты, гистограммы, кросс-плоты и т.д.). С помощью этого класса программ можно выполнять анализ, расчеты и обобщение геофизических параметров по заданной группе скважин, что особенно важно при проведении работ по подсчету запасов и интегрированном анализе геоданных. Наличие развитого комплекса инструментальных средств позволяет эффективно использовать "АРМ-ГИС" при проведении методических исследований, связанных с выработкой приемов, критериев и методик интерпретации, а также реализовывать отдельные алгоритмы и методики обработки ГИС без написания специальных программ и в производственном режиме.

5. Использование обрабатывающих программ, происходит под управлением специального монитора вычислительного процесса, обеспечивающего

пользователю выбор конкретных геофизических программ, запуск их в пошаговом режиме или в заранее сформированном графе обработки, подготовку управляющей и вспомогательной информации необходимой для работы программ.

6. Собственно геофизические обрабатывающие программы, реализующие конкретные методики интерпретации. Эти программы обеспечивают методную обработку данных комплекса ГИС с внесением необходимых поправок и получение методных интерпретационных параметров, а также отдельные методики комплексной интерпретации с целью оценки компонентного состава пород, выделения коллекторов, определения их фильтрационно-емкостных свойств, характера насыщения и расчет подсчетных параметров коллекторов нефти и газа. Библиотека обрабатывающих программ выполнена по модульному принципу, черезвычайно легко поддается изменению, адаптации под конкретные геологические условия и задачи пользователя, формированию графов интерпретации для пакетного режима обработки ГИС.

7. Связь обрабатывающих программ с БД осуществляется через специальный программный интерфейс. Библиотека таких интерфейсных модулей, являющихся средством подключения прикладных программ к системе обработки, включает в себя процедуры чтения/записи из БД основных типов используемых данных - кривых, попластовых характеристик, служебной и вспомогательной информации.

8. Загрузка исходной и вспомогательной информации в систему обработки осуществляется под управлением подсистемы ввода, осуществляющей вызов необходимых процедур, включая программы ввода и редактирования каротажной информации с полевых магнитных лент для различных цифровых регистраторов, автоматизированную оцифровку диаграмм с помощью преобразователей графиков, дигитайзера, сканера. Вспомогательная информация (палетки, таблицы, данные по скважине и т.д.) вводится с помощью специальных программ в диалоговом или интерактивно-графическом режиме.

8. Для информационной связи "АРМ-ГИС" с другими системами и обработки геофизической информации предусмотрен набор форматов обменных файлов, используемых в наиболее распространенных комплексах и пакетах (Базовые файлы ГВЦ Тюменьгеологии, LAS, Ингеф, ASCII-таблицы).

9. Вывод результатов обработки на бумажные и магнитные носители предусматривает представление информации в виде различной формы таблиц, планшетов, кросс-плоттов, гистограмм и т.п. При этом собственно вывод может осуществляться как из прикладных программ, по запроектированных в них формам, так и из специализированных программных, модулей (например, генератор таблиц, комплекс процедур для работы с планшетами), автоматизирующих подготовку выходных документов произвольного вида и их редактирование. В настоящее время реализован вывод результатов на принтер и электростатический рулонный плоттер.

Общий объем программных средств "АРМ - ГИС" определяется наличием внешних устройств, обслуживаемых комплексом, и составляет от 2 Мб (базовое программное обеспечения и инструментальные средства) до 4-8 Мб, в зависимости от конкретного состава обрабатывающих процедур, при этом минимальная конфигурация требует не более 1 Мб. Такой малый объем памяти, необходимой для функционирования системы, позволяет успешно ее использовать на самых слабых ПК - IBM/PC/XT, например, для оцифровки каротажных диаграмм, загрузке их в БД, увязки по глубине и предварительной обработки. Выполнение более сложных процедур, например, интерпретацию электрокаротажа, обобщение информации по группе скважин и т.п., требующих большого объема вычислений, при наличии необходимой дисковой памяти, также . возможно, но время обработки будет существенно увеличенным. Следует отметить, что при работе комплекса оперативной памяти ПЭВМ постоянно находится лишь ядро системы, занимающее объем около 12 КЬ, и осуществляющее, по мере надобности запуск необходимых служебных или обрабатывающих программ.

Личный вклад автора в реализации комплекса "АРМ-ГИС" заключался в общем проектировании системы и разработке основного объема базового программного обеспечения. На рис. блоки системы, соответствующие этим разработкам отмечены более толстыми рамками. Кроме того, программы автора в степени включены в блоки ввода и вывода информации, подготовлен ряд обрабатывающих программ.

Практическое использование системы "АРМ-ГИС-Подсчет" показало ее эффективность при весьма широком спектре использования - от предварительной обработки на полевых вычислительных комплексах и

специализированных местах оцифровки до использования в системе интегрированного анализа геоинформации при подсчете запасов и геологическом моделировании месторождений.

ЧЕТВЕРТАЯ ГЛАВА работы посвящена анализу выполненных разработок и выработку дальнейших направлений развития систем компьютеризированной интерпретации данных ГИС.

Комплекс программ "АРМ-ГИС-Подсчет" в производственном режиме применялся во ВНИИГеосистем, главным образом, при выполнении работ по подсчету запасов. В период с 1990 по 1994 г. было проведено определение подсчетных параметров нефтяных и газовых объектов ЗападноСибирских месторождений Южное, Кынское и Северо-Хохряковское. Кроме этого выполнялись научно-методические работы, связанные с изучением разного типа отложений при решении отдельных геологических задач. В сторонних организациях "АРМ-ГИС-Подсчет" использовался также и для оперативной интерпретации.

На основе опыта выполнения производственных работ по подсчету запасов можно сделать следующие выводы:

1. Системное программное обеспечение (БД и комплекс обслуживающих ее программ, мониторы управления вычислительным процессом, инструментальные средства) в целом удовлетворительно обеспечивают весь цикл интерпретации ГИС и выработанную технологическую схему определения подсчетных параметров. При этом выялены некоторые недостатки, устранение которых позволит повысить технологичность обработки и снизить ее трудоемкость.

2. Отдельные блоки системы недостаточно глубоко проработаны н нуждаются в усовершенствовании или замене. Прежде всего это относится к подсистеме ввода и редактирования информации с полевых магтиных лент для стандартного комплекса ГИС. Недостаточно технологично выполняются работы по массовой подготовке графических материалов (планшетов) для отчета по подсчету запасов.

3. Методная обработка ГИС выполняется, в основном, достаточно успешно. При этом традиционно наиболее трудоемкими выглядят работы по определению электрических свойств пластов.- (В других системах интерпретации наблюдается та же картина.) По-видимому, необходимо существенно усилить этот блок дополнительными обрабатывающими процедурами, в том числе возможностями "ручной" работы с комплексом

палеток, выбора и применения различных программ обработки для разного вида условий и т.п.

4. Для более технологичного проведения методических исследовании необходимо дополнить систему процедурами подбор« моделей интерпретации и их параметров, создать банк таких моделей и зависимостей для различных условий геологических отложений.

5. -Программы обработки и анализа информации по группе скважин необходимо дополнить специализированными модулями, обеспечивающими более эффективную интерактивно-графическую поддержку, в частности, для стандартизации данных ГИС, выборе опорных пластов, определении положений межфлюидных контактов, задач корреляции.

Анализ • компьютерной реализации технологии определения подсчетных параметров позволил так же наметить и ряд принципиальных направлений развития:

1. Программную разработку "укрупненных" процедур интерпретации, предусматривающих не просто получение каких-либо параметров, но и их специальный анализ, в том числе многовариантные расчеты с сопоставлением всех результатов и возможностью выбора- наиболее оптимальных решений.

2. Разработку процедур многооконного интерактивно-графического анализа и обработки информации, позволяющими посмотреть на результаты расчетов с разных позиций - диаграммы, кросс-плотгы, гистограммы и т.д. ■ одновременно.

3. Разработку комплекса программ подготовки графических приложений для разного вида устройств.

В процессе производственных работ по подсчету запасов и при разработке программного обеспечения были сформулированы выводы по аппаратно-техническим средствам:

1. Персональные компьютеры являются наиболее оптимальным классом ЭВМ для решения задач обработки ГИС.

2. Для выполнения работ по определению подсчетных параметров при подсчете запасов нефти и газа необходимы ПЭВМ с достаточно большим объемом дисковой памяти, способным вести БД по всем обрабатываемым скважиным, либо объединять в локальную сеть несколько машин. При этом для изучения сверхбольших объектов, измеряемых тысячами скважин, по-

видимому, придется формировать дополнительные БД только с результатами обработки и уже с ними выполнять необходимые обобщения.

3. Производительность ПЭВМ не является очень критичным показателем: круг задач требующих длительные расчеты довольно ограничен (обработка данных ЭК, АКШ, ИНК). При этом наметился переход к интерактивным процедурам, не требующим мощного процессора, а ориентированных на непосредственное участие геофизика в процессе интерпретации. Более оптимальным представляется распределение всего процесса интерпретации на разные машины: на малопроизводительных выполнять интерактивные процедуры обработки (увязку кривых по глубине, ручную разбивку на пласты, лнтологическое расчленение и т.п.), а на более мощных - требующие большого объема вычислений или доступа к большому объему данных.

4. Для реализации многооконных графических процедур желательно наличие мониторов высокого разрешения (1280x1024 точек). Только на такой технике возможно создание на экране одновременно нескольких высокоинформативных и высококачественных графических образов.

5. Переход на мощные рабочие станции непосредственно для обработки ГИС представляется экономически и технологически малоэффективным. Время обработки существенно не изменится, так как наболее трудоемкая часть работ (предварительная обработка) выполняется, в основном, геофизиком, а не процессором. Это же относится и к анализу результатов, методическим исследованиям и т.д., требующим непосредственного участия человека.

Таким образом, для эффективной реализации всей технологической схемы определения подсчетных параметров наиболее оптимальным представляется использование нескольких ПЭВМ класса от АТ/286 до 486, снабженными мониторами высокого разрешения, и объединенными в локальную сеть.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основным научно-практическим результатом работы является разработка и внедрение промышленной компьютеризированной системы интерпретации данных ГИС и технология определения определения подсчетных параметров коллекторов нефти и газа.

В процессе работ решены следующие основные задачи:

1. Разработана технологическая схема определения подсчетных

параметров по данным ГИС на ЭВМ, сформулированы ее этапы и задачи, решаемые на каждом из них.

2. Создана специалиализированная структура базы геофизических данных, предназначенной., .для сбора и хранения промысловой, геофизической и вспомогательной информации по всем скважинам исследуемого месторождения, необходимой для определения подсчетных параметров.

3. Разработан комплекс йрограмм обслуживания БД, интерфейсные модули для связи с ней обрабатывающих программ, инструментальные средства геофизика, позволяющие выполнять широкий спектр преобразований данных, их обработку и анализ, в том числе по любой совокупности скважин изучаемого месторождения.

4. Разработаны программно-технологические средства управления вычислительным процессом, ведения библиотеки обрабатывающих программ и графов интерпретации, подготовки заданий на обработку.

5. Разработанная система опробована при подсчете запасов ряда месторождений. По результатам опробования намечены перспективные направления развития программных и методических разработок.

Основное содержание диссертации изложено в следующих опубликованных работах:

1. Восстановление скоростной характеристики разреза по результатам комплексной интерпретации данных радиоактивного и электрического каротажа. - Тр.ВНИИЯГГ, М., 1982, (совместно с Злотниковым М.Г., Басиным Я.Н., Тарановой Л.Г.)

2. Методы радиоактивного и электрического каротажа при при определении подсчетных параметров в песчано-глинистых полимиктовых коллекторах. - Обзор ВИЭМС, серия "Региональная, разведочная и промысловая геофизика", М., 1983, 48 е., (совместно с Басиным Я.Н., Новгородовым В.А., Злотниковым М.Г., Чередниченко A.A.)

3. Методика определения естественной радиоактивности горных пород по данным гамма-каротажа с применением ЭВМ. - Изотопы в СССР, 1984, вып.1, М. (совместно с Злотниковым М.Г., Гриценко И.В., Карповой И.А., Лебедевым В.Е.)

4. Определение подсчетных параметров терригенных коллекторов Западной Сибири в рамках АСОИГИС/ДОС-ЕС. - Тезисы докладов

Всесоюзного совещания. М., ЦГЭ, 1984. (совместно с Злотниковым М.Г., Гриценко И.В., Карповой И.А., Зунделевич С.М.)

5. Определение подсчетных параметров коллекторов Тюменской свиты Красноленинского свода на основе обработки данных ГИС с применением ЭВМ. - Тезисы докладов научно-практической конференции "Развитие геофизических исследований на нефть и газ в Западной Сибири", Тюмень, 1985, (совместно с Злотниковым М.Г., Новгородовым В.А., Гриценко И.В., Карповой И.А.)

6. Комплексное использование специальных и стандартных исследований керна и ГИС при изучении отложений Тюменской свиты Красноленинского свода. - Тезисы докладов научно-практической конференции "Развитие геофизических исследований на нефть и газ в Западной Сибири", Тюмень, 1985, (совместно с Зло танковым М.Г., Новгородовым В. А., Поляковым Е.Е., Афанасенковым М.И., Киргинцевой Г.А.)

7. Обработка и интерпретация данных промысловых геофизических исследований на ЭВМ. - Справочник по редакцией Н.Н.Сохранова, М., "Недра", 1989, с.149-152.